微生物来源神经酰胺的纳米化高性能护肤制剂的开发

1. 序言

表皮最外层的角质层虽然只有20μm左右的厚度，但它作为防止体内水分蒸发、抵御外部刺激和有害物质侵入，发挥着重要的屏障作用。角质层由角质细胞和细胞间脂质构成的像水泥墙一样的层状结构(1)，其细胞间脂质中约占50%的主要成分是神经酰胺（2)。据报道，与健康的皮肤相比较，在特应性皮肤炎患者的干燥皮肤中的神经酰胺含量较低（3)；另一方面，神经酰胺也会随年龄增长而减少（4)。也就是说，通常认为皮肤中的神经酰胺对保护皮肤健康发挥着重要的作用。

为了使屏障功能低下的皮肤得到改善，已经有涂抹含有天然的或者合成的神经酰胺类（神经鞘酯类）外用制剂的先例。（5 ～ 10) 另外，从小麦和大米等植物中提取糖基神经酰胺，以及从动物中提取糖基神经酰胺的研究也颇有进展。

神经酰胺类物质的水溶性很差，想添加在化妆品中一般都需要一定的技术。从植物及动物中提取的含糖基的糖基神经酰胺（神经鞘糖酯）即使在水中的分散性有所提高但也表现出白色混浊的性状。

本公司产品“Biosphingo®”是由微生物中提取的糖基神经酰胺，虽然已经有关于其对肌肤屏障功能具有改善效果的报道(11)，但与其他糖基神经酰胺同样，用于透明度高的水相化妆品中仍然比较困难。

因而，我们对怎样能够容易地添加Biosphingo进行了深入研究，开发出了在水相中分散性能优异、透明度高的原料制剂。并且本研发产品在对角质层的渗透性、肌肤保湿性和隔离外界有害物质功能方面呈现出更加优秀的效果。本次主要介绍这款含有Biosphingo的新产品“Bionanoceramide FCS®”。

2. 纳米粒子化

Biosphingo 虽可在水中均匀分散，但呈现白色浑浊，平均粒径为10 ～ 20μm（图1 左）。经过多次研究探讨结果表明，通过采用甘油、1,3- 丁二醇进行纳米粒子化处理，可以得到平均粒径70nm 左右、透明度极高的制剂“Bionanoceramide FCS®”（图1 右）。采用纳米粒径分布测定装置（SALD-7500nano, 岛津制作所）测定了粒径（图2）。另外，通过负染色法的电子显微镜照片，确认了“Bionanoceramide FCS®”为脂质体结构（图3）。

图1. Bionanoceramide FCS 的外观

3. 对角质层的渗透性

由于Bionanoceramide FCS® 为纳米级粒径的脂质体结构，因此与皮肤的亲和性高，对角质层的渗透作用更强。我们采用三维培养皮肤模型（SkinEthic RHE，NikodermReserch 公司制）对Bionanoceramide FCS® 的角质层的渗透性进行了确认。

图2. Bionanoceramide FCS 的平均粒径

首先为实现可视化对Biosphingo进行了荧光标记， 经过精制除去未反应物。其次，进行纳米化处理配制荧光标记化的Bionanoceramide FCS® 试液（Biosphingo 浓度1%）。然后采用未进行纳米化处理的Biosphingo 所得到的试液作为对照。在三维培养皮肤模型的角质层一侧分别使用配制好的试液150μL，在37℃条件下静置2小时及8小时。随后，将皮肤回收洗净进行提取后，采用高效液相色谱法（HPLC）进行了含量测定。其结果显示，与对照相比，Bionanoceramide FCS® 试液在2小时及8小时后的荧光强度有显著增强（图4）。

图3. Bionanoceramide FCS 的电子显微镜照片

另外，通过荧光显微镜对8小时后的皮肤切片进行观察，发现在角质层附近的荧光强度增加尤其明显（图5）。

图4. 三维细胞培养皮肤模型渗透量

根据这些结果，确认Bionanoceramide FCS® 对角质层的亲和性及渗透性都有明显提高。

图5. 三维培养皮肤模型的切片照片（放大200 倍）

4. 对于肌肤的有效性

对已取得书面同意的9名健康男女的前臂内侧部的角质层水分量（CorneometerCM825，Courage+Khazaka 公司制) 及经皮水分流失量（TEWL）（Tewameter TM300，Courage+Khazaka 公司制）进行了测定。然后，将5%SDS密闭涂抹30分钟，造成干燥粗糙部位，再次对角质层含水量及TEWL进行了测定。接着，将Bionanoceramide FCS® 试液、未经纳米化处理的Biosphingo 试液（用做对照）、空白试液分别稀释5倍，每天早晚2次各涂抹20μL。在SDS处理前及处理后、涂抹2日后、涂抹4日后对角质层含水量及TEWL 进行了测定。测定过程为了保持条件一致，将环境调整为温度20±2℃、湿度50±10%Rh。

图6. Bionanoceramide FCS 的肤质改善效果

Bionanoceramide FCS® 涂抹组，在涂抹4日后，与空白试液涂抹组相比较，呈现有统计意义的角质层含水量改善效果，与Biosphingo 试液涂抹相比也有改善的趋势。TEWL 方面，在涂抹4日后与空白试液涂抹组相比较也显著降低，因此可以认为通过连续使用Bionanoceramide FCS®，角质层含水量会增加，屏障功能会得到改善（图6）。而且，通过显微镜对肌肤状态进行确认发现，与空白试液涂抹组和Biosphingo 涂抹组相比较，Bionanoceramide FCS® 涂抹组的皮肤状态得到了改善（图7）。

图７. 使用4 日后的皮肤照片（放大30 倍）

根据这些结果可见，与Biosphingo相比，Bionanoceramide FCS® 能够更深入地渗透到皮肤的角质层，修补受到损伤的细胞间脂质，起到肌肤的保湿性和屏障功能改善的作用，有望成为一种高性能的护肤制剂。

5. 结语

本文中介绍的Bionanoceramide FCS® 由于采用了微生物来源的糖基神经酰胺“Biosphingo”制得，因此与动植物原料相比较具有能够稳定、大量供应的优点。

Bionanoceramide FCS® 因其具有纳米级的脂质体结构，使曾经是难点的透明性问题得到了大幅改善，同时分散性也得到了提高。因此神经酰胺长久以来由于添加困难而使用受到制约的情况已经成为历史，对角质层的渗透性以及对肌肤的有效性也均有增强。

今后我们还将会对Bionanoceramide FCS® 的有效性及作用机制进行更加深入的研究。

参考文献

1. P.M.Elias, J. Invest. Dermatol. , 80, 44s-9s (1983)

2. J. van Smeden et al., J. Lipid Res. , 52 (6), 1211-21 (2011)

3. 大泽纯子, Progress in Medicine , 17(1), 31(1997)

4. Imokawa G. et al., J. Invest. Dermatol. , 96,523-6 (1991)

5. Imokawa G. et al., J. Arch. Dermatol Res. , 281, 45 (1989)

6. Imokawa G. et al., J. Soc. Cosmet. Chem. , 40, 273 (1989)

7. 芋川玄尔, Fragrance Journal , 18(4) 26 (1990)

8. 高木丰等, Fragrance Journal , 33(10) 42-50 (2005)

9. 时光一郎等, Fragrance Journal , 23(1) 38-46 (1995)

10. 中亩明菜等, Fragrance Journal , 43(10) 37-44 (2015)

11. 村田克己等, Fragrance Journal , 27(1), 132-6 (1999)